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Um arquivo das condições atmosféricas da Amazônia em moléculas de gelo nos Andes

Um arquivo das condições atmosféricas da Amazônia em moléculas de gelo nos Andes

27 de maio de 2021 | Tempo de leitura: 6 minutos

Por Filipe Gaudie Ley Lindau

No topo das montanhas Andinas mais elevadas, em especial na Bolívia, encontram-se geleiras que guardam informações da atmosfera Amazônica. Essas informações podem ser fundamentais para a elaboração de estratégias de mitigação e adaptação às mudanças ambientais em curso, tanto para comunidades na Amazônia como nos Andes tropicais. Na zona de acumulação dessas geleiras, os sucessivos depósitos de neve formam espessas camadas de gelo, onde estão guardadas diversas características da atmosfera no momento da precipitação de neve. A gente consegue acessar essas características pela análise de diversos parâmetros químicos, físicos e biológicos em testemunhos de gelo, como podemos ver na Figura 1. Esse tema já foi publicado antes aqui no Blog Conexões Amazônicas pelo pesquisador Rafael Reis – Registros do passado e conexões entre os Andes e Amazônia em testemunhos de gelo.

Figura 1. Perfuração de testemunho de gelo, a 6.350 m de altitude, na zona de acumulação de geleira no Nevado Illimani (Bolívia) durante a expedição Ice Memory. No horizonte da foto está a bacia Amazônica coberta por nuvens. Foto: Filipe G. L. Lindau.

          E como fazemos para analisar essas informações guardadas por milhares de anos nas geleiras? Então, um dos principais parâmetros estudados nesses arquivos é a razão de isótopos estáveis da água. Essa razão expressa a proporção entre moléculas de água com maior massa (principalmente ²H216O e 1H218O) e a molécula mais leve e mais abundante (1H216O). Olha só, nós sabemos que a evaporação da água nos corpos hídricos, assim como a sua condensação na forma de neve ou chuva, leva a uma alteração nas razões isotópicas, pois as moléculas mais pesadas têm uma menor capacidade de se mover e uma menor facilidade de evaporar, e essa mudança na proporção dos isótopos é chamada de fracionamento isotópico (Figura 2). Por se tratar de uma medida relativa, expressa pela notação δ, ela requer um valor de referência. No caso dos estudos envolvendo o ciclo hidrológico, as composições isotópicas de referência tanto do 2H como do 18O são as suas razões isotópicas médias na água dos oceanos.

Figura 2. Representação do fracionamento isotópico sobre a América do Sul tropical adaptado de Grootes et al. (1989). Os valores de δ indicam a razão entre os isótopos 18O e 16O, considerando que a condensação ocorre em condições de equilíbrio. Os valores em cinza e azul representam respectivamente as razões no vapor e no condensado.  

          Por meio da intensidade do fracionamento isotópico nos testemunhos de gelo dos Andes tropicais é possível entendermos sobre as condições meteorológicas no momento da precipitação. Por exemplo, em estudo recente desenvolvido pelo Centro Polar e Climático da UFRGS e grupos de pesquisa dos EUA, França e Itália (acesse a publicação aqui), observamos um fracionamento isotópico mais acentuado durante verões, quando tempestades foram mais intensas e frequentes sobre os Andes Bolivianos. No registro de testemunho de gelo do Nevado Illimani (Figura 1), nós notamos que as amostras que registravam um fracionamento isotópico mais acentuado também apresentavam uma maior proporção de partículas de poeira consideradas gigantes (maiores do que 20 µm, quando a poeira em suspensão próxima à superfície tem um tamanho médio na ordem de 5 µm). Esse resultado significa que o aumento na proporção de partículas gigantes de poeira em elevada altitude sugere a ocorrência de tempestades de verão que geram fortes ventos, tornando a atmosfera turbulenta e capaz de suspender e transportar essas partículas.

          As tempestades de verão responsáveis pelo maior fracionamento isotópico da precipitação sobre os Andes são vitais para as comunidades que habitam aquela região, pois no resto do ano as condições são geralmente áridas (Figura 3). Essas tempestades são nutridas pela umidade das massas de ar que viajam sobre a bacia Amazônica, vindas do Oceano Atlântico. Mas para essas massas de ar ultrapassarem a grande barreira física da cordilheira Andina elas precisam de muita energia. A energia necessária é fornecida pela intensa condensação de vapor de água que ocorre quando as chuvas são intensas na bacia Amazônica.

Figura 3. Panorama da cidade de La Paz (Bolívia) com as geleiras ao fundo. Foto: Filipe G. L. Lindau.

Portanto, esse estudo mostra que o registro isotópico nos testemunhos de gelo dos Andes pode fornecer informações valiosas sobre como as massas de ar circulam na bacia Amazônica (Figura 4), sobre como a umidade do Oceano Atlântico é distribuída na América do Sul tropical e sobre qual é o papel da floresta nessa circulação de umidade. O maior entendimento dessas questões pode ser peça chave no enfrentamento do desmatamento e das grandes secas e cheias na Amazônia.

Figura 4. A bacia Amazônica (região em verde) e o Nevado Illimani no contexto da América do Sul tropical.

Ciência se faz com parceria

          O Laboratório de Glacioquímica do Centro Polar e Climático (CPC) da UFRGS analisa isótopos estáveis da água em testemunhos de gelo e em amostras de água da chuva coletadas na Amazônia. O CPC integra o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia da Criosfera (INCT da Criosfera), juntamente com oito laboratórios brasileiros e diversos pesquisadores de instituições estrangeiras, dedicados ao estudo da variabilidade de diferentes componentes da massa de gelo planetária.

Quer saber mais? Acesse os materiais abaixo!

Espinoza, J. C., Garreaud, R., Poveda, G., Arias, P. A., Molina-Carpio, J., Masiokas, M., Viale, M. Scaff, L. (2020) Hydroclimate of the Andes Part I: Main Climatic Features. Frontier in Earth Science, 8, 1-20. (acesse aqui)

Guy, H., Seimon, A., Baker Perry, L., Konecky, B. L., Rado, M., Andrade, M., Potocki, M., Mayewski, P. A. (2019). Subseasonal variations of stable isotopes in tropical Andean precipitation. Journal of Hydrometeorology, 20(5), 915-933 (acesse aqui)

Filipe Gaudie Ley Lindau é Engenheiro Químico, doutor em ciências na área de concentração de geoquímica (UFRGS). Atualmente é pesquisador e pós-doutorando do Centro Polar e Climático do Instituto de Geociências da UFGRS, onde dedica-se à coleta, análise e interpretação dos registros ambientais em testemunhos de gelo. Veja mais na Plataforma Lattes e no ResearchGate.

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